ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИИ

СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНАЯ АКАДЕМИЯ

(СИБАДИ)

СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

УЧЕБНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

(для студентов специальности

140501 «Двигатели внутреннего сгорания»)

ОМСК, 2007

621.43–4 М-17 Рецензенты: Сыркин В.В. д.т.н., профессор СибАДИ

Ведрученко Р.В. д.т.н., профессор ОмГУПС Авторы: Макушев Ю.П., к.т.н., доцент

Кавыев А.М.

Учебно-практическое пособие содержит описание, анализ конструкций,

диагностику и регулировку топливной аппаратуры современных дизелей.

Наибольшее внимание уделено дизельной топливной аппаратуре грузовых

автомобилей КамАЗ, ЯМЗ, ЗИЛ и легковых автомобилей с насосом БОШ. В

работе приведены упрощенные кинематические схемы регуляторов,

позволяющие понять их принцип действия и регулировку. Для каждого насоса

даны эталонные скоростные характеристики. Дан анализ конструкций прямых и

обратных корректоров, приведены рекомендации по их регулировке. Указаны

основные неисправности насосов, форсунок и способы их ремонта. Пособие

может быть использовано при изучении дисциплин «Техническая эксплуатация

автомобилей», «Автомобильные двигатели», «Системы питания двигателей

современных автомобилей». Пособие может быть полезно для студентов,

аспирантов, техников и инженеров, занимающихся исследованием,

диагностикой, обслуживанием и ремонтом топливной аппаратуры.

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение

1 Диагностика и регулировка топливной аппаратуры автомобилей КамАЗ .............. 1.1 Требования к форсункам ........................................................................................... 1.2 Принцип работы всережимного регулятора ............................................................. 1.3 Порядок регулировки насоса .................................................................................... 1.3.1 Проверка и регулировка подачи топлива на режиме пуска .................................. 1.3.2 Регулировка номинальной подачи и начала действия регулятора ....................... 1.3.3 Регулировка наоса на режиме максимального крутящего момента ..................... 1.3.4 Регулировка обратного (антидымного) корректора .............................................. 1.3.5 Регулировка насоса на режиме холостого хода .................................................... 1.4 Рекомендации по диагностике и ремонту насоса .................................................... 1.5 Порядок установки насоса на двигатель ..................................................................

2 Устройство и регулировка топливной аппаратуры дизелей семейства ЯМЗ .......... 2.1 Требования к форсункам ........................................................................................... 2.2 Устройство насоса высокого давления ..................................................................... 2.3 Устройство регуляторов ............................................................................................ 2.3.1 Принцип работы прямого корректора ................................................................... 2.3.2 Устройство и принцип действия всережимного регулятора с прямым и обратным корректором ................................................................................................

3 Топливная аппаратура дизеля ЗИЛ – 645 ...................................................................... 3.1 Устройство и принцип работы .................................................................................. 3.2 Принцип работы и регулировка двухрежимного регулятора частоты вращения ...

4 Топливная аппаратура типа БОШ для легковых дизельных автомобилей ............. 4.1 Устройство насоса ..................................................................................................... 4.2 Работа насоса и форсунки ......................................................................................... 4.3 Работа всережимного регулятора ............................................................................. 4.4 Основные рекомендации при эксплуатации и регулировке топливной аппаратуры типа БОШ .................................................................................................... Литература .....................................................................................................................

ВВЕДЕНИЕ

В 1896 году немецкий инженер Рудольф Дизель построил первый двигатель с

воспламенением от сжатия. На ближайшую перспективу дизели рассматриваются как самые экономичные двигатели. У дизельных двигателей на такте сжатия воздух сжимается до 3-5 МПа, а температура сжатого воздуха достигает 500-600°С. При помощи насоса высокого давления и форсунки топливо под давлением 30-50 МПа подается в камеру сгорания. Мелкораспыленное топливо перемешивается с воздухом, прогревается, испаряется и самостоятельно воспламеняется. Температура самовоспламенения дизельного топлива достигает 250-350°С. При сгорании топлива температура в цилиндре достигает 2000°С, а давление 8-10 МПа. Сила давления газов действует на поршень, который через шатун приводит во вращение коленчатый вал, обеспечивая движение автомобиля.

Технико-экономические показатели дизеля, токсичность отработавших газов зависят от способа смесеобразования, конструкции топливной аппаратуры, ее состояния, регулировки и установки на двигателе. Система впрыска топлива в общем случае состоит из насоса высокого давления, топливопровода и форсунок. К топливным системам предъявляются высокие требования, которые заключаются в следующем: 1. дозировать порции топлива в соответствии с нагрузкой и частотой вращения коленчатого

вала; 2. обеспечивать равное количество топлива от цикла к циклу и по отдельным цилиндрам; 3. обеспечивать необходимую мелкость распыливания топлива и дальнобойность; 4. количество топлива должно быть согласовано с объемом воздуха, при котором

обеспечивается полное и бездымное сгорание. 5. обеспечивать стабильность конструктивных и регулировочных параметров насоса и

форсунок в течение длительного периода эксплуатации. 6. начало подачи топлива относительно ВМТ кулачка и ВМТ поршня первого цилиндра

должны соответствовать требуемым значениям завода-изготовителя. Основным режимом работы двигателя является номинальный. Экономичность двигателя

на данном режиме зависит от неравномерности подачи топлива по отдельным цилиндрам, которая не должна превышать 3% при регулировке. Форсунки должны работать без подтекания топлива, обеспечивая необходимую тонкость распыливания. На режиме пуска подача топлива в 1,5 – 2 раза больше, чем на номинальном режиме. На режиме перегрузок для увеличения крутящего момента вступает в работу прямой корректор, повышая подачу топлива. При дальнейшем снижении частоты вращения подача топлива снижается обратным корректором, обеспечивая бездымное сгорание топлива.

До 30 % неисправностей двигателя автомобиля связано с нарушением конструктивных и регулировочных параметров топливной аппаратуры. Увеличение расхода топлива снижение мощности, повышение дымности отработавших газов связано с неисправностью насоса высокого давления, форсунок и системы воздухоснабжения. Топливная аппаратура должна на всех возможных режимах работы двигателя подавать требуемое количество топлива в определенный момент по заданному закону под определенным давлением. Качество процесса сгорания зависит, главным образом, от технического состояния и регулировки топливной аппаратуры.

От правильной регулировки топливной аппаратуры на режимах пуска, холостого хода, максимального крутящего момента, номинальной мощности зависят пусковые качества, экономичность, мощность, динамика разгона автомобиля.

Современный инженер, техник по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство», «Техническое обслуживание, ремонт и эксплуатация автомобилей» должен в совершенстве владеть устройством, диагностикой, техническим обслуживанием и ремонтом топливной аппаратуры современных автомобилей.

1. ДИАГНОСТИКА И РЕГУЛИРОВКА ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ

АВТОМОБИЛЕЙ КАМАЗ .

1.1. ТРЕБОВАНИЯ К ФОРСУНКАМ

Техническое состояние топливной аппаратуры в значительной мере определяют технико-экономические показатели и токсичность отработавших газов двигателя. Опыт эксплуатации автомобилей КамАЗ показал, что в процессе эксплуатации нарушаются характеристики форсунок и насоса высокого давления. У форсунок снижается давление начала впрыска, ухудшается герметичность посадочного конуса, теряется подвижность иглы, закоксовываются сопловые отверстия. При снижении мощности двигателя, увеличении расхода топлива, повышении дымности отработавших газов проверяют форсунки и, при необходимости, их восстанавливают и регулируют.

Для качественного протекания рабочего процесса форсунка (рис. 1.1) должна подавать точную порцию топлива в определенный момент по заданному закону в мелкораспыленном виде. Для двигателя КамАЗ-740 форсунка должна иметь распылители № 33 с числом сопловых отверстий 4 и диаметром распыливающих отверстий 0,3 мм. Давление начала подъема иглы при эксплуатации должно быть 18-19 МПа (180-190 кгс/см2) и 20-21 МПа при заводской регулировке. Форсунка проверяется на стенде КИ-3333. Давление начала подъема иглы регулируется изменением толщины прокладок, расположенных над пружиной. Толщина прокладки в 0,1 мм изменяет давление на 0,6-0,8 МПа.

Впрыск топлива должен сопровождаться характерным звуком. Распыливание топлива должно быть в виде тумана без крупных капель. Герметичность посадочного конуса проверяют, создав давление в форсунках 16 – 17 МПа, наблюдая каплеобразование. Если в течение 10 с не образуется капля, то герметичность посадочного конуса считается удовлетворительной. При подтекании конуса необходима притирка пастой ГОИ тонкостью 5-7 мкм или замена распылителя.

Для проверки и регулировки насоса высокого давления его устанавливают и закрепляют на стенде (БОШ, МОТОРПАЛ, МД–12, Восток). На корпус форсунок пробивают номер секции насоса, устанавливают в гнезда стенда и соединяют топливопроводом высокого давления. Для обеспечения высоких технико-экономических показателей форсунки, после совместной регулировки с насосом, устанавливают на двигателе с учетом их номера. Если форсунка с номером 1 регулировалась на первой секции насоса, то на двигателе она должна работать также с первой секцией насоса (восьмой цилиндр).

1.2.ПРИНЦИП РАБОТЫ ВСЕРЕЖИМНОГО РЕГУЛЯТОРА

На рис. 1.2 показана схема всережимного регулятора двигателя КамАЗ-740. Рассмотрим принцип его работы и методику регулирования.

Положение рейки насоса 8 влияет на угол поворота поводка плунжера 10, его активный ход и величину подачи топлива, которая изменяется от нуля до 210 мм3 за впрыск. Рейка 8 перемещается влево и вправо при помощи рычага 13, на который действую силы грузиков 2 и пружины регулятора 15.

Центробежная сила грузиков определяется выражением:

,2mRFц (1.1) где m – масса грузов, кг;

R – радиус вращения центра масс, м;

30n

, угловая скорость вращения грузов 1/с, здесь n – частота вращения грузов, мин –1.

Рисунок 1.1 – форсунка автомобиля КамАЗ 1 – корпус распылителя, 2 – гайка распылителя, 3 – проставка, 4 – установочный штифт, 5 – штанга, 6 – корпус, 7 – колпак, 8 – штуцер, 9 – фильтр, 10 – уплотнительная втулка, 11-12 – регулировочные шайбы, 13 – пружина, 14 – игла распылителя

Рисунок 1.2 – Схема всережимного регулятора насоса высокого давления типа 33 двигателя КамАЗ - 740

1 – державка грузов, 2 – грузы регулятора, 3 – муфта, 4 – болт регулировки общей подачи топлива, 5 – корпус насоса, 6 – болт регулировки пусковой подачи, 7 – болт ограничения хода рычага останова, 8 – река насоса, 9 – замок, 10 – поводок плунжера, 11 – рычаг регулятора, 12 – промежуточный рычаг, 13 – рычаг муфты грузов, 14 – прямой корректор, 15 – главная пружина регулятора, 16 – болт регулировки минимальной частоты вращения, 17 – болт огораничения максимальной частоты вращения, 18 – рычаг управления подачей топлива (регулятором), 19 – ось рычагов регулятора, 20 – обратный корректор. П – пружина; Ш – шайба; Г – гайка.

Сила пружины равна:

,усFпр (1.2) где с – жесткость пружины, Н/мм;

у – величина растяжения пружины, мм. При равенстве Fц и Fпр рейка находится в неподвижном состоянии, обеспечивая

требуемую подачу топлива. Если Fц › Fпр рейка перемещается в сторону уменьшения подачи и наоборот.

При регулировке топливной аппаратуры пользуются понятием цикловая подача (подача за один ход плунжера). Циклом называют совокупность (множество) тактов, обуславливающих работу двигателя. Цикл четырехтактного двигателя включает такты впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Цикл у четырехтактного двигателя продолжается 720О, а такт - 180О. Примерно за 20О до ВМТ поршня на такте сжатия в воздух, сжатый в камере сгорания до температуры 500-600ОС, подается под высоким давлением (30-50 МПа) мелкораспыленное топливо. Под действием высокой температуры топливо воспламеняется, температура газов и давление резко возрастают. Давление газов, действуя на поршень, совершает работу.

Для режима номинальной мощности двигателя цикловую подачу определяют по формуле:

60in1000Nqqтн

еец , (1.3)

где qе – удельный эффективный расход топлива г/(кВт ч);

Nе – эффективная номинальная мощность, кВт; i – число цилиндров; nн – частота вращения вала насоса, мин-1; ρт – плотность топлива. Так, для двигателя КамАЗ-740 при qе=240 г/(кВтч), Nе= 166 кВт, i=8; nн = 1300 мин-1, ρт =

0,83г/см3 величина qц=77 мм3/цикл (на двигателе). При работе на стенде температура топлива достигает 30 - 40О С, а на двигателе 70-80О С.

Коэффициент сжимаемости топлива уменьшается на 20%, что приводит к снижению цикловой подачи. На стенде впрыск топлива осуществляется без противодавления. На двигателе впрыск топлива производится в сжатый воздух до давления 3-5 МПа, что снижает подачу топлива. По этой причине значение qц на стенде должна быть на 5-10 % больше, чем на двигателе.

Цикловую подачу измеряют на стенде, используя мензурки с делением, счетчик циклов и шторку с приводом от электромагнита, открывающую или закрывающую поток топлива из форсунок. Если за 100 циклов в мензурку подано 20 см3 (20000 мм3), то подача за цикл будет равна 200 мм3.

При работе двигателя вращается кулачковый вал насоса и державка грузов 1. Под действием центробежной силы грузики 2 расходятся и своими лапками перемещают муфту 3 вправо, воздействуя на рычаг муфты 13. При натяжении пружины регулятора 15 рычагом управления 18 рычаг регулятора 11 прижимается к болту 4, которым регулируют общую подачу топлива. На номинальном режиме (nн=1300 мин-1), когда пружина 15 максимально растянута (рычаг 18 упирается в винт 17) промежуточный рычаг 13 прижат к рычагу 12 (δ3=0), а рычаг 12 упирается в рычаг 11 (δ2=0). Пружины прямого корректора 14 и обратного 20 (противодымного) сжаты.

Прямой корректор 14 служит для увеличения подачи топлива на режиме максимального крутящего момента (nн=800-900 мин-1). Это позволяет увеличить крутящий момент двигателя на перегрузках и повысить его проходимость. Коррекция (изменение) подачи топлива зависит от зазора δ2 между рычагами 11 и 12. чем больше зазор, тем на большую величину перемещается влево рычаги 12, 13 и рейка насоса 8, увеличивая подачу топлива [1].

Начало действия корректора зависит от усилия пружины корректора, которое регулируется прокладками или винтом. Полное выступание штока корректора должно быть

при nн=800-900 мин-1 (Мкр max = 650 Нм). При этом крутящий момент двигателя увеличивается на 20 % по сравнению с номинальным (основным) режимом.

При частоте вращения вала насоса ниже 700 мин-1 в работу вступает обратный (антидымный) корректор 20. Когда сила пружины корректора станет больше силы грузов рычаг 13 отходит от опорной поверхности рычага 12. Рычаг 13 поворачивается вокруг своей оси, перемещая рейку 8 вправо (в сторону уменьшения подачи).

1.3. ПОРЯДОК РЕГУЛИРОВКИ НАСОСА

В закрепленный на стенде насос заливают 0,15 – 0,2 л. моторного масла в пробку, расположенную в крышке насоса. Сливное отверстие насоса нужно заглушить резиновой пробкой.

В баке стенда должно быть чистое дизельное топливо с кинематической вязкостью 4-6 сСт при 20˚ С.

Присоединив трубопроводы низкого давления к насосу, удаляют воздух из головки насоса. Величина избыточного давления должна быть не менее 0,06 – 0,08 МПа.

При необходимости проверяют давление начала открытия нагнетательных клапанов (0,9–0,11 МПа).

Для оценки износа плунжерных пар насос проверяют на режиме пуска. При малой частоте вращения скорость движения плунжера незначительна и через увеличенный зазор между плунжером и втулкой топливо перетекает из линии нагнетания в линию всасывания.

Секция насоса высокого давления показана на рис. 1.3.

1.3.1. ПРОВЕРКА И РЕГУЛИРОВКА ПОДАЧИ ТОПЛИВА НА РЕЖИМЕ ПУСКА 1. Запускают стенд и устанавливают частоту вращения насоса 100 мин-1 (100 об/мин). 2. Убедившись в подаче топлива через все форсунки, устанавливают счетчик циклов на 100 и

включают расходомер. 3. Проверяют пусковую подачу, она должна лежать в пределах 20 – 21 см3 или 200 – 210

мм3/цикл. 4. При необходимости подачу регулируют винтом 6 (выкручивая – больше, закручивая –

меньше). 5. Если при полностью вырученном болте 6 пусковая подача меньше 16 – 17 см3 плунжерные

пары требуют замены или поворота на 180˚. Неравномерность подачи по секциям не должна превышать 40%

%,100qq5,0

qq

minmax

minmax

(1.4)

где qmax и qmin максимальная и минимальная подача по секциям.

При обеспечении насосом требуемой пусковой подачи продолжают его регулировку на других режимах. Перед регулировкой нужно снять верхнюю. крышку (рис. 1.4) и проверить контрольные размеры, зазоры и люфты. Расстояние между осью рычага 11 и точкой приложения усилия главной пружины (см. рис. 1.2) должно быть 51-52 мм. Выступание болта 4 от наружной стенки насоса должно быть 55-56 мм. Зазор между внутренней стенкой насоса δ1 и гайкой должен быть 1 мм (для увеличения подачи на 10 мм3 при выкручивании болта 4). Выступание головки корректора из рычага 11 должно быть 0,2-0,3 мм (зазор δ2). При максимально разведенных грузиках 2 запас хода рейки должен быть не менее 1 мм. Осевое перемещение державки грузов не допустимо, устраняется подбором толщины прокладок между торцом обоймы малого шарикоподшипника и державкой грузов.

После проверки и установки необходимых контрольных размеров и зазоров крышку регулятора устанавливают на место.

Рис. 1.4 Крышка регулятора с рычагами управления (насос типа 33): 1 – рычаг управления регулятором, 2 – болт ограничения минимальной частоты враще-ния; 3— рычаг останова: 4— пробка наливного отверстия; 5— болт регулировочный пусковой подачи; 6— болт регулировки хода рычага останова; 7— болт ограничения максимальной частоты вращения

Рисунок 1.3 Секция топливного насоса высокого давления типа 33: 1 — корпус насоса; 2—толкатель; 3— пята толкателя; 4— тарелка пружины толкателя; 5— пружина толкателя; 6— шайба: 7— плунжер: 8— штифт: 9— корпус насосной секции; 10 — втулка пружины; 11— корпус нагнетательного клапана: 12— нагнетательный клапан: 13— пружина нагнетательного клапана; 14 — упор пружины; 15 — штуцер: 16— регулировочные шайбы; 17— стопорная шайба штуцера; 18— фланец; 19. 21, 22— уплотнительные кольца; 20— прокладка нагнетательного клапана: 23— левая рейка: 24— поворотная втулка; А — полость наполнения; Б — винтовая кромка плунжера; В — сливная полость.

1.3.2. РЕГУЛИРОВКА НОМИНАЛЬНОЙ ПОДАЧИ И НАЧАЛО ДЕЙСТВИЯ РЕГУЛЯТОРА

1. При помощи специального приспособления рычаг 1 прижимают к болту 7 и фиксируют

(рис. 1.4).

2. Включив стенд и, установив частоту вращения равную 1300 мин –1, наблюдают подачу топлива через все форсунки.

3. Увеличив частоту вращения до 1350 – 1370 мин–1, проверяют начало действия регулятора. Подача топлива должна уменьшатся до 60-70 мм3. Полное выключение подачи должно произойти при nн = 1450 – 1500 мин –1. Начало действия регулятора регулируется винтом 17 (выкручивая частота вращения больше, закручивая – меньше).

4. Устанавливают частоту вращения вала насоса 1300 мин –1 , а счечик циклов в положение 1000.

5. Включают измерительное устройство, объем топлива в мензурках должен быть 78 – 80 см3 (78 – 80 мм3/цикл). Если во всех секциях подача топлива на много больше или меньше заданного значения, то

сняв крышку насоса, подачу регулирую винтом 4. Закручивая винт на 1 оборот подача увеличивается на 10 мм3, выкручивая – уменьшается. По всем секциям подача должна быть равной. Неравномерность подачи по секциям не должна превышать 3 %. Для окончательной регулировки отпускают гайки крепления фланца корпуса секции на 2 оборота и поворачивая его на 5 - 10˚ производят изменение подачи (по часовой стрелке меньше, против – больше).

1.3.3. РЕГУЛИРОВКА НАСОСА НА РЕЖИМЕ МАКСИМАЛЬНОГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Для обеспечения запаса крутящего момента при снижении частоты вращения двигателя

(увеличение нагрузки) подача топлива должна быть увеличена (до предела дымления). Для этого производят регулировку прямого корректора 14: 1. Устанавливают частоту вращения вала насоса 800 – 900 мин –1. 2. Число циклов устанавливают 1000, включая измерительное устройство. 3. Объем топлива в мензурках должен быть 82 – 84 см3.

Если объем топлива больше нормы, то выступание штока 14 корректора уменьшают и наоборот. С учетом расстояния от центра оси рычага 19 до оси прямого корректора (45 мм) и расстояния до рейки 8 насоса (90 мм) выступание корректора на 1 мм изменяет ход рейки на 2 мм. Изменение хода рейки на 1 мм изменяет подачу топлива на 10 мм3. Из этого следует, что если необходимо при помощи корректора увеличить или уменьшить подачу топлива на 4 мм3, то выступание корректора нужно изменить на 0,2 мм. На рис. 1.2 выступание штока регулируется при помощи гайки (Г). В последних модификациях регуляторов выступание штока регулируется путем вкручивания или выкручивания корпуса корректора.

Важно правильно установить начало действия корректора (момент сдвига рычагов 12 и 13 в сторону увеличения подачи), которое зависит от изменения сжатия пружины (П). На рис 1 сжатие пружины регулируется шайбами (Ш), на регуляторе путем сжатия пружин регулировочной гайкой (Г). Шток корректора должен утопать при усилии 150 – 160 Н.

1.3.4. РЕГУЛИРОВКА ОБРАТНОГО (АНТИДЫМНОГО) КОРРЕКТОРА

При снижении частоты вращения вала насоса менее 700 мин – 1 интенсивность впрыска

топлива уменьшается. В факеле увеличивается количество частиц топлива крупных размеров, что приводит к дымному сгоранию. При этом необходимо уменьшить количество топлива и двигаться на автомобиле при пониженной передаче. Для снижения дымности отработавших газов производят регулировку обратного корректора 20 в следующей последовательности. 1. Устанавливают nн=600 – 700 мин –1 , а число циклов 1000. 2. Включают расходомер, подача топлива должна быть уменьшена с 82 – 84 до 73 – 77 см3.

Обратная коррекция топлива производится путем увеличения зазора δ3 между рычагами 12 и 13. С учетом размеров плеч рычага 13 при установке зазора δ3=1 мм ход рейки изменяется на 1 мм, а подача топлива на 10 мм3 Завод-изготовитель устанавливает зазор δ3=0,4 – 0,6 мм, который желательно не изменять. При необходимости регулирование зазора производится изменением длины болта корректора 20 при помощи гайки (Г). Начало действия корректора регулируется изменением сжатия пружины путем установки разной толщины шайб (Ш).

1.3.5. РЕГУЛИРОВКА НАСОСА НА РЕЖИМЕ ХОЛОСТОГО ХОДА

На режиме холостого хода двигатель должен работать устойчиво, без перебоев, с частотой вращения вала достаточной для создания необходимого давления в системе смазки. При nн=300 мин –1 за 1000 циклов подача в мензурках должна быть 15 – 20 см3. При необходимости регулировка производится болтом 2 на крышке регулятора (закручивая винт подача увеличивается, выкручивая – уменьшается). Режим холостого хода окончательно регулируется после установки насоса на двигатель.

Внешняя скоростная (эталонная) характеристика насоса показана на рис. 1.5. Там же показано влияние зазора в корректорах на изменение подачи топлива.

1.4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ДИАГНОСТИКЕ И РЕМОНТУ НАСОСА

При необходимости замены плунжерной пары насосная секция снимается. При этом необходимо вывести из зацепления замок 9 с поводка плунжера, иначе будет сломана рейка 8.

При установке крышки регулятора на место необходимо полностью вывернуть винт холостого хода 16, иначе крышка не войдет в направляющие.

При повороте рычага останова 3 до упора в болт 6 (см. рис 1.4) подача из форсунок должна прекратиться на любом скоростном режиме. Запас хода рейки в сторону выключения подачи должен быть 0,7 – 0,8 мм.

Для обеспечения максимального давления подача топлива должна осуществляться при наибольшей скорости плунжера. Для насоса КамАЗ это происходит за 42˚ до оси симметрии профиля кулачка. Порядок работы двигателя 1 – 5 – 4 – 2 – 6 – 3 – 7 – 8, а насоса 8 – 4 – 5 – 7 – 3 – 6 – 2 – 1. Изменение порядка насоса по сравнению с порядком работы двигателя связано с тем, что насос при монтаже на двигателе повернут на 180˚. Восьмая секция (1 цилиндр двигателя) начинает подачу топлива за 42˚ до оси симметрии кулачка. В момент подачи топлива метки на корпусе насоса и ведомой полумуфте должны совпадать.

Если принять начало подачи восьмой секции за «0», то подача должна начинаться в 4 через 45˚; 5 - 90˚; 7 - 135˚; 3 - 180˚; 6 - 225˚; 2 - 270˚; 1 - 315˚.

Отклонение начала подачи топлива любой секцией относительно восьмого не должно превышать 20' (1 град. = 60'). Начало подачи топлива регулируется подбором толщины пяты, расположенной между кулачком и плунжером (см. рис. 1.3). Пяту толкателя по толщине подбирают по номеру группы, который нанесен на ее поверхность. Всего 19 номеров от –9 до 9 с изменением толщины в 0,05 мм. Изменение толщины на 0,05 мм соответствует повороту кулачкового вала на 12'. При установке пяты большей толщины топливо начинает подаваться раньше, меньшей – позже.

При разборке и сборке насоса помните, что плунжерные пары, поршень и корпус насоса низкого давления, поршень и цилиндр ручного топливоподкачивающего насоса представляют собой точно подобранные пары и раскомплектованию не подлежат.

Номинальная длина главной пружины должна быть 57 – 58 мм, увеличение длины допускается до 59,5 мм.

Особое внимание обратите на состояние узла шток – втулка насоса низкого давления. Зазор в указанном сопряжении не должен превышать 0,012 мм. При увеличении зазора топливо перетекает в полость насоса, а затем в картер двигателя, ухудшая качество масла и ускоряя износ двигателя. При замене пары шток–втулка на новую, втулку устанавливают в корпус насоса на клее, составленном на основе эпоксидной смолы.

Автоматическая муфта изменяет начало подачи топлива в зависимости от частоты вращения (1300 мин –1 – 5˚; 900 мин –1 – 3˚; 600 мин –1 – 1˚). Муфта должна быть наполнена маслом и работать без стуков.

Рисунок 1.5 – Внешняя скоростная (эталонная) характеристика насоса 1 – режим пуска, 2 – холостой ход, 3 – 4 зона работы антидымного корректора, 4 – режим максимального крутящего момента, 4 – 5 – зона работы прямого корректора, 5 – режим номинальной мощности, 6 – начало действия регулятора, 7 – полное выключение подачи топлива.

1.5. ПОРЯДОК УСТАНОВКИ НАСОСА НА ДВИГАТЕЛЬ

1. Установить фиксатор маховика в нижнее положение длинным концом вниз. 2. Повернуть коленчатый вал ломиком за отверстие на маховике (через люк в нижней части

картера сцепления) до положения, соответствующего началу впрыска топлива в первом цилиндре (фиксатор войдет в паз маховика). при этом метка на заднем фланце ведущей полумуфты должна находиться вверху (такт сжатия).

3. Вращая за привод насоса, совместить метки (углубления) на корпусе насоса и муфте опережения впрыска (начало подачи топлива в восьмой секции насоса, подающей топливо в первый цилиндр).

4. Установить насос на двигатель, затянуть болты его крепления. 5. Не нарушая взаимного расположения меток, установить и затянуть верхний болт ведомой

полумуфты. 6. Установить фиксатор маховика в верхнее положение (длинным концом вверх) и повернуть

коленчатый вал на 1 оборот, установить и затянуть второй болт крепления ведомой полумуфты (около насоса)

7. Затянуть стяжной болт переднего (ведомого) фланца полумуфты, установить на место крышку картера сцепления, присоединить трубопроводы высокого давления к форсункам,

установить маслоподводящие и отводящие трубки, трубопроводы низкого давления и другое вспомогательное оборудование.

8. Сделать контроль правильности установки угла опережения впрыска. Установить фиксаторы маховика в нижнее положение и повернуть коленчатый вал по ходу вращения (против часовой стрелки, если смотреть со стороны маховика) до тех пор, пока фиксатор не войдет в паз маховика (положение поршня первого цилиндра на такте сжатия за 20° до ВМТ). Если в этот момент метки (углубления) на корпусе топливного насоса и автоматической муфты совместились, то угол опережения впрыска установлен правильно. В таком случае фиксатор маховика переводят в верхнее положение.

9. Если метки не совпали, то необходимо ослабить верхний болт ведомой полумуфты, затем, вращая коленчатый вал по ходу вращения, ослабить второй болт. Муфту повернуть до упора болтов в стенки пазов в обратном направлении (против часовой стрелки, если смотреть со стороны привода). Опустить фиксатор маховика в нижнее положение и поворачивать коленчатый вал по ходу вращения до входа фиксатора в паз маховика (фиксация). Медленно повернуть муфту в направлении вращения до совмещения меток. Закрепить верхний болт полумуфты, затем установить фиксатор в верхнее положение повернуть коленчатый вал и закрепить второй болт.

10. При помощи ручного топливоподкачивающего насоса удалить воздух из линии низкого давления.

11. Запустить двигатель и болтом 2 (рис. 1.4) отрегулировать минимальную частоту вращения, которая не должна превышать 600 мин –1 на холостом ходу.

2. УСТРОЙСТВО И РЕГУЛИРОВКА ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ДИЗЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА ЯМЗ

2.1. ТРЕБОВАНИЯ К ФОРСУНКАМ

Система впрыска предназначена обеспечивать питание дизеля топливом на различных скоростных и нагрузочных режимах. От степени совершенства топливной системы, ее технического состояния и регулировки зависят качество протекания рабочего процесса (сгорания) дизеля, его надежность, экономичность и устойчивость работы. В этой связи к форсункам предъявляются высокие требования, которые заключаются в следующем: 1. Подавать равное количество топлива по отдельным цилиндрам и от цикла к циклу; 2. Обеспечивать необходимую мелкость распыливания топлива и дальнобойность; 3. В течение длительного времени сохранять регулировочные параметры; 4. Не допускать дополнительных впрысков топлива на всех режимах работы двигателя и

закоксовывания сопловых отверстий; Качество работы топливной аппаратуры существенно зависит от состояния форсунки. На

специальном стенде, например, КИ – 3333, проверяется давление начала впрыска топлива. Для дизелей семейства ЯМЗ оно должно лежать в пределах 17,5 – 18 МПа (175 – 180 кг/см2). Распыл должен сопровождаться характерным звуком, так как игла качественного распылителя при впрыске совершает до 150 – 300 колебаний в секунду. Распыленное топливо должно быть в виде тумана. Отсечка топлива должна быть резкой, без подтекания топлива из-под посадочного конуса распылителя.

Рисунок 2.1 – Форсунка дизелей семейства ЯМЗ 1 – распылитель, 2 – игла, 3 – кольцевая камера, 4 – гайка распылителя, 5 – корпус, 6 – шток, 7 – опорная шайба, 8 – пружина, 9 – регулировочный винт, 10 – контргайка, 11 – колпачок, 12 – сетчатый фильтр, 13 – резиновый уплотнитель, 14 – штуцер, 15 – топливный канал.

На рис. 2.1 изображена форсунка дизелей семейства ЯМЗ. Давление начала впрыска топлива регулируют винтом 9, предварительно сняв колпак 11 и отпустив контргайку 9. Закручивая винт, давление увеличивают, выкручивая, – уменьшают. Подтекание топлива в посадочном конусе корпуса 1 и иглы 2 не допускается. Герметичность конуса проверяют, создав давление 14-15 МПа в каналах форсунки. Если в течение 10 с. не образуется капля топлива у распыливающих отверстий, то посадочный конус считается герметичным. В противном случае форсунку разбирают, и распылитель заменяют или восстанавливают на специальном стенде путем притирки, используя специальные пасты. При контроле распылителя необходимо обращать внимание на закоксовывание сопловых отверстий. Кокс (нагар) может образоваться в сопловых отверстиях и на носике распылителя. Нагар в отверстиях удаляют при помощи стальной проволоки диаметром 0,3 мм, закрепленной в цанговый зажим. Форсунка имеет 4-х сопловый распылитель с диаметром распыливающих отверстий 0,32 мм [3].

2.2. УСТРОЙСТВО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

На рисунке 2.2 приведена конструкция топливного насоса дизеля ЯМЗ-236.

Рис. 2.2 Топливный насос высокого давления 1 — кулачковый вал, 2 — роликовый толкатель, 3 — кулачок, 4 — шариковые подшипники, 5 - муфта опережения впрыскивания топлива, 6 — пружина плунжера, 7 — ограничитель хода рейки, 8 — рейка зубчатая, 9 — сектор плунжера зубчатый, 10 — корпус, 11 — гильза, 12 — плунжер, 13 — нагнетательный клапан, 14 — штуцер, 15 — пробка заливной горловины, 16 — пробка отверстия для выпуска воздуха, 17 — регулятор частоты вращения коленчатого вала, 18 — ручной подкачивающий насос, 19 — топливоподкачивающий насос, 20 — крышка.

Топливный насос высокого давления (ТНВД) подает в каждый цилиндр двигателя строго дозированные порции топлива в соответствии с порядком работы и заданным режимом. Топливный насос дизеля ЯМЗ-236 приводится в действие от шестерни распределительного вала через автоматическую муфту опережения впрыскивания. Управление работой насоса осуществляется вручную с места водителя и автоматически корректируется всережимным

регулятором частоты вращения коленчатого вала в зависимости от нагрузки двигателя. Регулятор работает совместно с насосом высокого давления.

Основными частями насоса высокого давления (рис. 2.2) являются корпус 10, кулачковый вал 1 и нагнетательные секции, число которых равно числу цилиндров двигателя. Основными деталями каждой нагнетательной секции являются плунжер 12 и гильза 11. Нагнетательные секции размещены в гнездах верхней части корпуса 10 насоса, и их гильзы крепятся стопорными болтами. Топливо к гильзам подводится и отводится через продольные каналы, просверленные по всей длине корпуса насоса.

Сбоку от нагнетательных секций в продольном сверлении корпуса размещена зубчатая рейка 8, соединенная с зубчатыми секторами 9 каждого плунжера. Ход рейки и пусковая подача зависят от ограничителя 7. Свободный конец рейки, выходящий из корпуса насоса, соединен серьгой с регулятором частоты вращения коленчатого вала, который управляет количеством подаваемого топлива. В нижней перегородке корпуса имеются гнезда для установки роликовых толкателей 2. От проворачивания толкатели удерживаются удлиненными осями роликов, которые входят в вертикальные пазы, выполненные в гнездах.

Кулачковый вал насоса установлен на двух шариковых подшипниках 4, которые уплотнены самоподжимными резиновыми сальниками. Вал имеет кулачки 3 (по числу нагнетательных секций) и эксцентрик для привода топливоподкачивающего насоса. Свободные концы вала заканчиваются хвостовиками. Передний служит для крепления муфты опережения впрыскивания, через которую осуществляется привод насоса, на заднем закреплена шестерня привода регулятора 17.

Со стороны крепления ручного подкачивающего насоса на корпусе имеется съемная крышка 20, закрывающая полость насоса, через которую открывается доступ для регулирования подачи топлива.

2.3. УСТРОЙСТВО РЕГУЛЯТОРОВ

Регуляторы по конструкции бывают однорежимные, двухрежимные и всережимные. Самым простым и наиболее распространенным является механический регулятор, у которого положение рейки насоса зависит от центробежной силы грузиков и силы пружины. У однорежимного (предельного) регулятора усилие пружины не меняется и отрегулировано на постоянную величину. Когда обороты регулятора достигают значения, при котором центробежная сила станет больше силы пружины, то рейка насоса перемещается в сторону уменьшения подачи (пусковой двигатель ПД-10).

В двухрежимном регуляторе установлены две пружины, каждая из которых сжата на определенное усилие. Как правило, первая – пусковая, вторая предельная. При пуске двигателя пусковая пружина устанавливает рейку насоса на максимальную подачу, например, 200 мм3. После пуска центробежная сила грузиков сжимает пусковую пружину и снижает подачу до 20 мм3 (холостой ход). Цикловая подача топлива от 20 до 100 мм3 изменяется путем перемещения рейки ТНВД при воздействии водителя на педаль. При частоте вращения, например, более 3000 мин–1 срабатывает вторая (предельная) пружина и подача топлива уменьшается. При этом снижается и частота вращения коленчатого вала. Данные регуляторы устанавливаются на двигателях автомобилей фирмы «БОШ».

У всережимного регулятора обычно две пружины (кроме корректора). Одна пусковая, которая перемещает рейку в крайнее положение, обеспечивая максимальную цикловую подачу при пуске, например, 200 – 220 мм3 у дизелей ЯМЗ. Вторая основная, главная пружина, сила которой изменяется при помощи рычага управления. Водитель управляет подачей топлива, воздействуя не на рейку насоса, а на пружину. В зависимости от частоты вращения регулятор автоматически устанавливает требуемую подачу топлива.

Момент срабатывания регулятора (снижение подачи) наступает тогда, когда центробежная сила грузиков будет больше силы пружины. Количество режимов может быть множество, в зависимости от изменяемой силы пружины, поэтому данный тип регулятора называют всережимным. Такие регуляторы устанавливают на грузовых автомобилях и тракторах.

На рисунке 2.3 показана конструкция всережимного регулятора [4].

Внутри корпуса 7 регулятора расположены повышающая передача, центробежный регулятор и система рычагов и тяг, связывающих регулятор с рычагом подачи и зубчатой рейкой управления плунжерами насоса.

Рис. 2.3. Всережимный регулятор частоты вращения коленчатого вала двигателя: 1 — регулировочный винт подачи топлива, 2 — кулиса, 3 — палец рычага рейки, 4 — серьга, 5 — муфта, 6, 16 — грузы, 7 — корпус, 8, 14 — шестерни кулачкового вала насоса и валика регулятора, 9 — скоба кулисы, 10 — вал рычага пружины регулятора, 11 — рычаг управления, 12, 13 — болты ограничения максимальной и минимальной частот вращения, 15 — валик, 17 — плунжер, 18 — втулка, 19 — зубчатый сектор, 20 — зубчатая рейка, 21 — тяга зубчатой рейки, 22 — пружина рычага рейки, 23 — рычаг пружины, 24, 29 — пружина и рычаг регулятора, 25, 30 — распорная и буферная пружины, 26 — двуплечий рычаг, 27 — рычаг привода рейки, 28 — регулировочный винт, 31 — винт регулирования подачи, 32 – корректор.

Повышающая передача состоит из двух шестерен 8 и 14, соединяющих валик регулятора с кулачковым валом насоса. Применение повышающей передачи улучшает работу регулятора при малой частоте вращения коленчатого вала. Центробежны грузы 6 и 16 закреплены державками на валике 15 регулятора. При вращении валика грузы воздействуют через муфту 5 и корректор 32 на рычаг 29, который через двуплечий рычаг 26 будет растягивать пружину 24, уравновешивающую перемещение грузов. Одновременно через серьгу 4 перемещение грузов может передаваться на рычаг 27 привода рейки.

Рычаг 27 в нижней части связана через палец 3 с кулисой 2, которая соединяется скобой 9 с рычагом ручного выключения подачи. Средняя часть рычага 27 шарнирно соединена с серьгой 4 и муфтой 5, а верхняя его часть – с тягой 21 зубчатой рейки 20. Пружина 22 стремится постоянно удерживать рычаг 27 привода рейки в положение максимальной подачи, т.е. двигает рейку внутрь.

Ручное управление подачей топлива осуществляется через рычаг 11. При его повороте в сторону увеличения подчи усилие передается на вавл 10 и далее – на рычаг 23, пружину 24, двуплечий рычаг 26, регулировочный винт 28, рычаг 27 и тягу 21. Рейка двигается в сторону

корпуса насоса, подача топлива увеличивается. Для уменьшения подачи перемещают рычаг 11 в обратную сторону.

Принцип работы и регулирования всережимного регулятора более понятен на упрощенной схеме, изображенной на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4. – Принципиальная схема всережимного регулятора 1 – рейка, 2 – пружина (пусковая), 3 – рычаг рейки насоса, 4 – рычаг выключения подачи топлива, 5 – корректор, 6 – рычаг регулятора, 7 – винт регулировки qц на номинальном режиме, 8 – пружина устойчивых оборотов холостого хода; 9 – винт натяжения пружины 11, 10 – двуплечий рычаг, 11 – пружина регулятора, 12 – рычаг управления, 13 – винт максимальных оборотов, 14 – винт холостого хода, 15 – винт регулировки общей подачи.

2.3.1. ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРЯМОГО КОРРЕКТОРА

Рассмотрим устройство и работу прямого корректора (см. рис. 2.4). Данным корректором снабжено большинство двигателей ЯМЗ, главная задача которого – увеличивать подачу топлива на 15-20%. Это выполняется с целью увеличения крутящего момента при повышении нагрузки и снижении частоты вращения коленчатого вала. Принцип корректора (корректировать – изменять) основан на том, что его шток под действием пружины выступает из гнезда на 0,25–0,5 мм. Если на шток нажать усилием, превышающим силу пружины корректора, то шток войдет в гнездо корректора, сжимая пружину. На шток корректора действует центробежная сила от грузиков Fг. Когда сила Fг больше силы пружины корректора Fп, то шток переходит в «утопленное» состояние и рычаг рейки регулятора переместится в крайнее правое положение, обеспечивая заданное значение цикловой подачи на номинальном режиме. Если цикловая подача больше или меньше заданной, то при помощи винта 7 производят регулировку (для увеличения подачи, винт 7 выкручивают, уменьшения – закручивают).

На рисунке 2.5 показано устройство прямого корректора. Корпус корректора 1 соединен жестко с рычагом регулятора 2. Шток 3 свободно входит в отверстие корректора, сжимая пружину 4, сжатие которой регулируется прокладками 5. Выступание головки штока 3 регулируется гайкой 6 и фиксируется контргайкой 7. Шток 3 удерживается от проворачивания отверткой, установленной в паз 8. Встречаются конструкции корректоров, в которых шток фиксируется стопорной шайбой. От величины выступания корректора зависит увеличение подачи при снижении частоты вращения. От усилия затяжки пружины 4 зависит число оборотов, при которых увеличение подачи достигнет максимума. Обычно это соответствует числу оборотов двигателя, соответствующему максимальному крутящему моменту (nМ max = (0,6 – 0,8) nном). Первоначальная регулировка корректора δ=0,6–0,7 мм, усилие пружины 140-150 Н.

Рисунок 2.5 – Устройство прямого корректора

На рисунке 2.6. приведена регуляторная характеристика насоса ЯМЗ – 238.

Рисунок 2.6 – Регуляторная характеристика ТНВД типа 238 с прямым корректором

При частоте вращения nн=80 – 100 мин–1 контролирует пусковую подачу (точка 1) она должна соответствовать 200-220 мм3. Пусковую подачу регулируют, изменяя максимальный ход рейки. Ход рейки ограничивается упором 7, расположенным в направляющей рейки. Выкручивая упор, подача увеличивается, закручивая – уменьшается (см. рис. 2.2).

После запуска частота вращения двигателя увеличивается и под действием центробежной силы грузиков рычаг 3 перемещает рейку 1 (см. рис. 2.4) в положение обеспечивающее режим холостого хода (точка 2, qц=18-22 мм3, nн=300 – 350 мин–1). Рычаг 12 находится на упоре регулировочного винта 14. При закручивании винта 14 частота вращения увеличивается.

Номинальную подачу регулируют винтом 7, проверив начало действия регулятора и полное включение подачи топлива. Удлиняя винт (закручивая) подача уменьшается, выкручивая – увеличивается. При частоте вращения 1050 мин–1 для насоса ЯМЗ 238 цикловая подача должна быть 106-110 мм3 (точка 4).

Начало действия регулятора (снижение подачи топлива, точка 5) проверяют при частоте вращения 1075-1100 мин–1. Полное выключение при 1175 мин–1.

Работу корректора 5 проверяют в точке 3. При снижении частоты вращения до 750-800 мин–1 цикловая подача должна быть увеличена до 115-118 мм3. Подачу корректируют изменением зазора δ. Выступание корректора на 0,25 мм изменяет подачу топлива на 6-8 мм3.

На номинальном режиме все секции насоса, соединенные трубопроводами высокого давления с форсунками, должны подавать одинаковое количество топлива. Подрегулировка подачи в отдельных секциях производится путем поворота плунжера. Для этого отпускают винт крепления зубчатого сектора и втулки плунжера. Во втулке имеется отверстие, в которой устанавливают шток и поворачивая втулку, а вместе с ней плунжер. Изменяют положение

винтовой кромки относительно отсеченного отверстия, и соответственно, подачу топлива. После регулировки винт зубчатого сектора закручивают.

На рис. 2.7 показана плунжерная пара с нагнетательным клапаном.

Рисунок 2.7 – Плунжерная пара

Плунжер 1 имеет винтовую канавку 2, которая соединена отверстиями 3 и 4 с надплунжерной полостью 5. Во втулке 6 имеется впускное 7 и отсечное 8 окна. Когда впускное отверстие открыто (рис. 2.7. б), то под давлением подкачивающего насоса 0,15-0,2 МПа надплунжерное пространство заполняется топливом. При движении плунжера вверх его торцем закрывается отверстие 7, топливо сжимается и давление возрастает. Нагнетательный клапан 9 открывается и топливо подается к форсунке. Подача топлива продолжается до тех пор, пока винтовая кромка 2 не откроет отверстие 8. Сжатое топливо в полости 5 перепускается через отверстия 4, 3, 8 в линию низкого давления.

Цикловая подача (теоретическая) будет равна

L4

πdq2

ц , (2.1)

где d – диаметр плунжера; L – активный ход плунжера, который изменяется поворотом винтовой кромки.

Нагнетательный клапан имеет поясок 10, при помощи которого линия высокого давления разгружается после окончания впрыска. Разгрузка необходима для снижения остаточного давления с целью предотвращения дополнительных впрысков топлива.

Разгрузочный объем клапан (60-80 мм3) определяется по формуле

p

2k

p h4

πdV , (2.2)

где dk – диаметр клапана; hp – высота разгрузочного пояска. Работа дизеля в зоне низких частот, но с повышенной подачей топлива сопровождается

выделением сажи. Для обеспечения бездымного сгорания регуляторы оборудуются обратными корректорами.

2.4. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВСЕРЕЖИМНОГО РЕГУЛЯТОРА С ПРЯМЫМ И ОБРАТНЫМ КОРРЕКТОРОМ.

Рисунок 2.8 – Схема регулятора ЯМЗ с прямым и обратным корректором 1 – рейка ТНВД, 2 – пружина (пусковая), 3 – рычаг рейки насоса, 4 – рычаг выключения подачи топлива, 5 – корректор, 6 – силовой рычаг регулятора, 7 – винт регулировки qц на номинальном режиме, 8 – пружина устойчивых оборотов холостого хода (вывернуть винт – n); 9 – винт регулировки силы пружины 11, 10 – двуплечий рычаг, 11 – пружина регулятора, 12 – рычаг управления, 13 – винт регулировки максимальных оборотов, 14 – винт регулировки минимальных оборотов.

Прямой корректор предназначен для увеличения цикловой подачи на режиме максимального крутящего момента, обратный или антидымный корректор служит для уменьшения подачи топлива при работе двигателя на режимах, при которых происходит сгорание топлива с образованием сажи (неполное сгорание топлива).

На рисунке 2.9 показана конструкция блока, в котором расположены прямой и обратный корректоры.

Корректорный блок располагается в корпусе силового рычага регулятора 1, а в крышке 2 устанавливается корпус прямого корректора 3, который фиксируется гайкой 4. Выступание штока 5 (δ1) регулируется гайкой 6 и фиксируется контргайкой 7, при помощи прокладок 8 регулируется сила пружины 9.

В корпус 1 входит втулка 10 обратного (антидымного) корректора. выступание штока 11 (δ2) обратного корректора регулируется прокладками 12, а сила пружины 13 пятой 14.

Рисунок 2.9 – Конструкция прямого и обратного корректоров двигателя ЯМЗ

Корректорный блок работает следующим образом. При частотах близких к номинальным центробежная сила грузиков преодолевает силу пружины 13 и 9. Шток 11 и 5 входят в отверстия на глубину δ2 и δ1. При увеличении нагрузки обороты двигателя и грузиков уменьшаются. Сила пружины 9 выдвигает шток 5 на величину зазора δ1, перемещая втулку 10 с корректором 11. При этом через систему неподвижных вспомогательных рычагов рычаг рейки насоса перемещается в сторону увеличения подачи топлива. При дальнейшем снижении частоты вращения сила грузиков уменьшается и в работу вступает пружина 13, выдвигая шток 11, который через систему рычагов поворачивает рейку насоса в сторону уменьшения подачи, снижения дымности отработавших газов.

Обратный корректор представляет собой сложный рычажный механизм, но им управляет аналогичное устройство в виде штока и пружины, описанное в прямом корректоре. На рисунке 2.10 показана работа обратного корректора. На рычаг АВ действуют центробежная сила грузиков Fц и сила пружины корректора Fп. На малых частотах вращения наступает момент, когда Fп > Fц и рычаг АВ переместится влево в положение АВ/. Рычаг ВД закрепленный в точке С поворачивается против часовой стрелки в положение В/Д/ (штриховые линии). Рычаг ЕК перемещается в положение ЕК/, смещая рейку насоса вправо в сторону уменьшения подачи топлива. Следует напомнить, что количество подаваемого топлива плунжером регулируется

изменением его активного хода. Полный ход плунжера зависит от профиля кулачка и равен, например 10 мм. Активный ход изменяется, например, от 0 до 3 мм путем поворота плунжера и изменения расстояния косой кромки относительно отсеченного отверстия. Чем больше расстояние, тем выше цикловая подача и, наоборот. Плунжер поворачивается при помощи рейки насоса, поводков или зубчатого сектора (у ЯМЗ зубчатый сектор). Перемещение рейки насоса на 1 мм изменяет подачу топлива на 8-10 мм3.

На рисунке 2.11 показана регуляторная характеристика насоса дизеля ЯМЗ-240М с прямым и обратным корректором. В таблице 2.1 приведены данные, необходимые при регулировке ТНВД типа ЯМЗ

Рисунок 2.10

Рисунок 2.11 – Регуляторная характеристика ТНВД типа ЯМЗ 240М с прямым и обратным корректором.

Таблица 2.1 - Регулировочные параметры ТНВД автотракторных дизелей типа ЯМЗ

Параметр

ДИЗЕЛЬ

ЯМЗ 236 (60)

ЯМЗ 238 (80)

ЯМЗ 240Н (901)

ЯМЗ 238НБ

(238НБ)

ЯМЗ 240М (90) с

обрат-ным

коррек-тором

ЯМЗ-240ПМ (903) с

пневмо-коррек-тором

Тип автомобиля, трактора

МАЗ-500А МАЗ-5335

КРАЗ-258Б

КРАЗ-256Б

БелАЗ-548А БелАЗ 7525

К-700, К-700А, К-702, К-703

БелАЗ 531

БелАЗ 309

Мощность двигателя, кВт 133 177 368 158 265 309

Частота вращения кулачкового вала на номинальном режиме, мин-1

1050 1050 1050 850 1050 1050

Цикловая подача, мм3 108±2 108±2 120±2 120±2 135±2 126±2

Начало действия регулятора, мин–1 1075 1075 1075 875 1075 1075

Полное выключение подачи, мин–1

1150 1150 1150 955 1150 1150

Частота вращения на режиме Мкр max, мин-1

850 850 850 550 800 850

Цикловая подача, мм3 118±2 118±2 148±2 130±2 138±2 130±2

Угол геометр. начала подачи до ВМТ плунжера, град

37,5 37,5 37,5 37,5 37,5 37,5

Угол опережения впрыскивания до ВМТ поршня, град.

18 18 18 18 18 18

3. ТОПЛИВНАЯ АППАРАТУРА ДИЗЕЛЯ ЗИЛ – 645

3.1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Особенность рабочего процесса дизеля ЗИЛ-645 является объемно-пленочное

смесеобразование. У этого двигателя топливо впрыскивается в камеру сгорания, расположенную эксцентрично в днище поршня, через двухсопловый распылитель таким образом, что один факел направлен параллельно стенке камеры сгорания (пристеночный факел), а второй — к центру ее полусферического днища (объемный факел). Диаметр сопловых отверстий — 0,4 мм. Массовое распределение топлива, проходящего через эти отверстия на эксплуатационных режимах работы дизеля, примерно одинаковое.

На автомобиле ЗИЛ – 4331 применена система питания с непрерывным перепуском излишнего топлива из подводящей полости насоса высокого давления и фильтра тонкой очистки (рис. 3.1,а). Это гарантирует отвод паров топлива и воздуха во время работы дизеля и непосредственно перед пуском, а также охлаждение насоса высокого давления.

В системе питания ЗИЛ – 4331 использован топливоподкачивающий насос поршневого типа с механическим приводом, установленном на корпусе насоса высокого давления. Топливоподкачивающий насос приводится в действие от эксцентрика кулачкового вала. Объемная подача топливоподкачивающего насоса при противодавлении не менее 0,08 МПа и частоте вращения кулачкового вала 1000 мин–1 составляет 1,6 л/мин.

Перед пуском дизеля надо заполнить топливом и прокачать всю систему. Для этого предназначен насос ручной прокачки топлива (рис. 3.1,б), который устанавливается в крышку фильтра тонкой очистки. Для подкачивания топлива необходимо отвернуть рукоятку и вытянуть ее. При этом поршень, связанный с ней штоком, также переместится. В результате, под поршнем создается разрежение, и топливо через всасывающий клапан заполнит эту полость. При нажатии на рукоятку насоса топливо выталкивается в нагнетательную магистраль под давлением 0,07— 0,12 МПа. Закончив прокачку топливной системы, рукоятку снова навинчивают на корпус, и поршень, обжимая резиновое кольцо, плотно перекрывает канал в корпусе.

Необходимое давление топлива поддерживается в системе с помощью перепускного клапана, отрегулированного на избыточное давление 0,09 МПа (он установлен на корпусе насоса высокого давления). Из фильтра тонкой очистки топливо перепускается через клапан, отрегулированный на избыточное давление 0,15 МПа (1,5 атм).

В таблице 3.1 приведены основные параметры насоса высокого давления. Таблица 3.1 Тип насоса: рядный, многоплунжерный, с собственным кулачковым валом, золотниковым способом дозирования топлива, размерности «А» Диаметр плунжера, мм 8 Ход плунжера, мм 8 Направление вращения кулачкового вала (со стороны привода) правое Геометрическое начало подачи секцией от верхнего положения плунжера, мм

5,5±0,05

Диаметр нагнетательного клапана, мм 6,0 Разгрузочный объем нагнетательного клапана, мм3 40 Частота вращения кулачкового вала насоса при номинальной цикловой подаче, мин–1

1400 (60 мм3)

Диаметр поршня топливоподкачивающего насоса, мм 22 Ход поршня топливоподкачивающего насоса, мм 8

Рис. 3.1 Система питания автомобиля ЗИЛ – 4331:

а)

а — схема системы питания автомобиля:

1 — форсунка. 2 — топливопровод высокого давления: 3 и 11 — сливные топливопроводы; 4 — топливный насос высокого давления; 5 — топливный бак; 6 — пробка наливной горловины; 7 — фильтр грубой очистки топлива; 8 — топливоподкачивающий насос; 9 — топливный бак подогревателя; 10 — насос ручной подкачки топлива; 12 — фильтр тонкой очистки топлива

б — насос ручной подкачки топлива: 1 — цилиндр, 2 — рукоятка насоса с поршнем; 3 и 5 — штуцера; 4 — корпус; 6 —

пружина; 7 — нагнетательный клапан. 8 — пластинчатая пружина; 9 — всасывающий клапан в – топливный насос высокого давления: 1 — рычаг корректора пусковых подач; 2 и 10 — винт выпуска воздуха; 3 — инструкцион-

ная табличка; 4 — вытеснитель топлива; 5 — штуцер топливного насоса; 6 — пружина нагнетательного клапана; 7 — нагнетательный клапан: 8 — плунжер; 9 — гильза плунжера; 11 — поворотная втулка плунжера; 12 — зубчатый сектор; 13 — зубчатая рейка; 14 — регулировочные прокладки; 15 — пружина; 16 — толкатель; 17 — корпус насоса; 18 — ролик толкателя, 19 — шарикоподшипник; 20 — кулачковый вал; 21 — крышка насоса; 22 — место отвода масла; 23 — опора кулачкового вала; 24 — место подвода масла; 25 — топливоподкачивающий насос; 26 — шарикоподшипник; 27 — уплотнительная манжета; 28 — крышка подшипника; 29 — муфта опережения впрыска топлива; 30 муфта привода насоса.

Корпус насоса — монолитный, изготовленный из алюминиевого сплава (рис. 3.1, в). Нагнетательные секции размещены в гнездах верхней части корпуса 17 насоса. Их гильзы 9 фиксируются штифтами. Топливо к гильзам подводится и отводится через продольный канал, просверленный по всей длине корпуса насоса. С одной стороны этого канала ввернут штуцер для подвода топлива, с другой — перепускной клапан.

Свободный конец рейки, выходящий из корпуса насоса, соединен регулировочным болтом 4 (рис. 3.2,а) с кулисой 6 регулятора частоты вращения ТНВД. Корпус регулятора привернут к торцевой стенке корпуса насоса. Плунжер поворачивается рейкой 13 (см. рис. 3.1, в), находящейся в зацеплении с зубчатым сектором 12, закрепленным на гильзе плунжера. При движении рейки в сторону регулятора подача топлива уменьшается, при движении к насосу — увеличивается. Равномерность подачи топлива по секциям регулируется поворотом плунжера 8 относительно гильзы 9, т. е. изменением положения винтовой отсечной кромки плунжера относительно нижнего отверстия гильзы. В нижней перегородке корпуса насоса есть гнезда для установки роликовых толкателей 16. От проворачивания толкатели удерживаются удлиненными осями роликов, которые входят в вертикальные пазы в гнездах. Равномерность начала подачи топлива между секциями регулируют, подбирая толщину регулировочной прокладки 14.

Кулачковый вал насоса установлен на двух шариковых подшипниках 19 и 26 и на одном подшипнике скольжения. В крышке переднего подшипника 26 находится уплотнительная манжета 27. Жесткость вала повышает средняя опора 23, которая крепится двумя болтами к корпусу насоса. На кулачковом валу есть несколько кулачков тангенциального профиля (по числу нагнетательных секций) и эксцентрик для привода топливоподкачивающего насоса 25. Концы кулачкового вала в виде конусов со шпоночными пазами и резьбовыми хвостовиками служат для установки с одной стороны автоматической муфты 29 опережения впрыска топлива (через нее приводится в действие ТНВД), а с другой — крестовины 18 (см. рис. 3.2,а), которая закреплена гайкой 19.

Масло, поступающее из системы смазки дизеля, заполняет полость корпуса насоса и регулятора до уровня подшипников вала. Из этой полости оно перепускается в картер двигателя.

Со стороны крепления топливоподкачивающего насоса низкого давления на корпусе ТНВД по всей его длине сделан люк, закрываемый съемной крышкой 21 (см. рис. 3.1, в). Он

предназначен для удобства регулировки равномерности цикловой подачи топлива плунжерными парами и равномерности начала его подачи между ними.

В торце насоса высокого давления со стороны муфты опережение впрыска топлива установлен корректор пусковых подач. Изменение положения рычага 1 этого корректора вызывает перемещение зубчатой рейки ТНВД на большую величину и тем самым обеспечивает необходимую цикловую подачу топлива для пуска дизеля. Изменение положения рычага корректора пусковых подач обеспечивается с помощью рукоятки, расположенной в кабине водителя.

На ТНВД устанавливается двухрежимный регулятор центробежного типа (см. рис. 3.2, а). Он состоит из трех основных частей: привода механического чувствительного элемента, исполнительного механизма и механического чувствительного элемента.

Привод механического чувствительного элемента состоит из демпфера 17, сглаживающего упругие колебания, и крестовин 16 и 18 регулятора. Механический чувствительный элемент состоит из двух частей, симметрично расположенных относительно оси вращения на крестовине. Каждая часть элемента включает в себя грузик 15, корректор 3, регулировочную прокладку 7, главную пружину 24, пружину холостого хода 23, угловой рычаг 12, тарелку пружин 25 и седло пружин 21. Исполнительный механизм состоит из перемещающейся оси кулисы 10 с установленным на ней ползуном 9, направляющего пальца ползуна 8, рычага управления и кулисы 6 регулятора, соединенной с рейкой. Перемещение рейки в зоне низких частот вращения кулачкового вала насоса регулируется корректором пусковых подач.

Рис. 3.2. Элементы системы питания дизеля ЗИЛ – 645:

а — регулятор частоты вращения: 1 — насос высокого давления; 2 — верхняя крышка, 3 — корректор, 4 — регулировочный

болт; 5 — крышка регулятора; 6 — кулиса; 7 — регулировочная прокладка корректора; 8 — палец направляющего ползуна; 9 — ползун нижний; 10 — ось кулисы; 11 — ползун углового рычага; 12 — угловой рычаг регулятора; 13 — корпус регулятора, 14 — ось груза; 15 — грузик; 16 — крестовина; 17 — демпфер; 18 — крестовина, 19 — гайка фиксации крестовины; 20 — упорная шайба; 21 — седло пружин регулятора, 22 — ось крестовины; 23 — пружина холостого хода регулятора; 24 — главная пружина регулятора; 25 — тарелка пружин регулятора; 26 — резиновое уплотнение.

б — форсунка: 1 — корпус форсунки; 2 — фильтр форсунки; 3 — уплотнительное кольцо; 4 — тарелка

пружины, 5 — пружина; 6 — проставка; 7 — распылитель форсунки; 8 — гайка распылителя; 9 — игла, 10 — штифт; 11 — регулировочный винт

Для корректирования внешней скоростной характеристики применяется корректор, размещенный внутри обоймы грузов регулятора. Необходимая коррекция обеспечивается прогибом корректора, представляющего собой плоскую пружину, на величину толщины регулировочной шайбы, установленной под корректор.

Принцип работы регулятора основан на действии центробежных сил грузов, которые через рычаги и шарнирное соединение воздействуют на перемещение рейки топливного насоса высокого давления. В диапазоне от минимальной частоты вращения коленчатого вала двигателя (600 мин–1) до максимальной (2800 MИH–1) изменение подачи топлива производится водителем посредством педали подачи топлива. При частоте вращения выше частоты, которую ограничивает регулятор (2850 мин–1), центробежные силы грузов преодолевают сопротивление предварительно поджатых пружин и передвигают рейку топливного насоса, резко уменьшая подачу топлива. В результате — частота вращения коленчатого вала снижается.

Топливный насос высокого давления оснащен автоматической муфтой изменения угла опережения впрыска топлива в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения коленчатого вала дизеля. Момент впрыска изменяется вследствие дополнительного поворота кулачкового вала насоса во время работы в ту или другую сторону относительно вала привода насоса.

3.2. ПРИНЦИП РАБОТЫ И РЕГУЛИРОВКА ДВУХРЕЖИМНОГО РЕГУЛЯТОРА ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Современные двигатели внутреннего сгорания оборудуются не только всережимными, но

и двухрежимными регуляторами частоты вращения. Двухрежимные регуляторы обеспечивают автоматическое регулирование минимальной и максимальной частот вращения коленчатого вала двигателя (два режима). Конструкция регулятора позволяет корректировать подачу топлива по скоростной характеристике (увеличивать подачу при снижении частоты вращения). Увеличение подачи при пуске может осуществляться регуляторами или специальным ручным устройством, которое позволяет устанавливать рейку насоса в положение максимальной подачи. В условия городского движения автомобиля с дизелем, оборудованным всережимным регулятором, расход топлива увеличивается на 5-7 % по сравнению с двухрежимным. Это происходит потому, что при разгонах, в отличие от двухрежимного, всережимный переводит рейку в положение, соответствующее режиму полной подачи, а потом уже устанавливается цикловая подача в соответствии с нагрузкой.

Конструкция двухрежимного регулятора (см. рис. 3.3), позволяет автоматически увеличивать подачу топлива при пуске, корректировать подачу топлива при изменении частоты вращения, ограничивать максимальные обороты двигателя.

Рисунок 3.3

1 – вал, 2 – втулка, 3 – муфта, 4 – грузы регулятора, 5 – тарелка пружины 6 минимальной частоты, 7 – тарелка пружины 8 корректора, 9 – прокладка корректора, 10 – тарелка пружины 11 максимальной частоты, 12 – регулировочная гайка nmax, 13 – двуплечий рычаг, 14 – вал с эксцентриком, изменяющий положение рейки 15, 16 – рычаг управления подачей топлива, 17 – винт холостого хода, 18 – винт номинальной подачи, 19 – ось грузов, 20 – рычаг корректора пусковой подачи

Вал 1 имеет втулку 2, в которой установлена муфта 3. К муфте шарнирно закреплены грузы 4. На рисунке 3.3 для упрощения показан один груз. Второй с блоком пружин располагается симметрично под углом 180°. Тарелка 5 с пружиной 6 обеспечивает пусковую подачу. При пуске двигателя (nн=100 мин–1) центробежная сила грузов 4 незначительна. Под действием пусковой пружины 6 через тарелку 5, грузы 4 при помощи муфты 3 и двуплечего рычага 13 устанавливают рейку подачи топлива 15 в положение наибольшей подачи топлива. На некоторых регуляторах (ЗИЛ 645) пусковой пружины нет, его функцию выполняет рычаг 20, при помощи которого водитель при пуске обеспечивает максимальную подачу топлива (150 – 160 мм3/цикл).

После пуска двигателя, когда центробежная сила грузов 4 станет больше силы пружины 6, тарелка 5 поднимается на величину зазора Z1, снижая подачу топлива. В зависимости от режима работы двигателя требуемая подача топлива обеспечивается рычагом управления 16, который имеет эксцентрик (кулачок) 14 перемещая рычаг 13 и рейку насоса 15 в нужное положение. Холостой ход регулируется подпружиненным винтом 17. Если рычаг 16 повернуть до сжатия пружины, то подача топлива прекратится и двигатель остановится.

Для увеличения подачи топлива на режиме максимального крутящего момента служит прямой корректор, состоящий из тарелки корректора 7 и пружины 8. На частотах близких к номинальной грузы 4 воздействуя на тарелку 5 и 7 сжимают пружину корректора 8 на величину зазора Z2. При снижении частоты вращения, когда сила пружины 8 станет больше силы грузиков 4, они переместятся к оси вала 1 на величину зазора Z2, подача топлива будет увеличена. Зазор Z2 регулируется прокладками. Вместо цилиндрической пружины 8 возможна установка тарельчатой пружины.

Максимальная частота вращения вала двигателя зависит от усилия затяжки основной пружины 11, которое изменяется при помощи гайки 12. Подача топлива на номинальном режиме регулируется винтом 18.

На рисунке 3.4 показаны внешняя и частичные скоростные характеристики двигателя, оборудованного двухрежимным регулятором. Изменение формы характеристики зависит от частоты вращения, перемещения Z1 и Z2 грузов, положения рычага 16.

Рисунок 3.4

1 – 6 – внешняя скоростная характеристика 1/ - 6/ - частичная скоростная характеристика 1// - 2// - характеристика, формирующая работу двигателя на холостом ходу. Внешняя скоростная характеристика обеспечивается, когда рычаг управления 16

упирается в винт 18, частичные при положении рычага в зоне между винтами 18 и 17. В зоне между первыми (1–2) и вторым (4–6) режимами требуемая подача топлив устанавливается рычагом 16.

На двигателе ЗИЛ 645 установлены форсунки с двухсопловыми распылителями. Диаметр распыливающих отверстий 0,4 мм, ход иглы 0,25 – 0,3 мм, давление начала подъема иглы 17,5+0,5 МПа. Одно сопловое отверстие подает топливо в объем, другое на стенку камеры сгорания. Объемно-пленочное смесеобразование обеспечивает экономичную работу двигателя с жесткостью процесса сгорания, не превышающей 0,4 – 0,6 МПа/град.

Регулировку насоса на стенде желательно выполнять с форсунками, снятыми с двигателя. На форсунках должна быть метка той секции, с которой она работает. При частоте вращения насоса 1400 мин–1 подача топлива за цикл должна быть равна 60 мм3. При частоте вращения насоса 100 мин–1 (режим пуска) цикловая подача должна быть равна 160-165 мм3.

4. ТОПЛИВНАЯ АППАРАТУРА ТИПА БОШ ДЛЯ ЛЕГКОВЫХ ДИЗЕЛЬНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

4.1 УСТРОЙСТВО НАСОСА

В современных легковых автомобилях с двигателями мощностью до 100 кВт широкое применение нашли одноплунжерные насосы высокого давления распределительного типа с числом секций от 2 до 6. Одноплунжерные насосы компактны, имеют малый вес и габаритные размеры. Полость насоса заполнена дизельным топливом, оно обладает достаточной вязкостью (3 – 6 мм2/с) и хорошо смазывает все трущиеся поверхности.

На рис. 4.1 показан общий вид насоса фирмы БОШ типа ЕР/VE (Германия). Насос имеет корпус, выполненный из алюминиевого сплава. В корпусе располагается приводной вал 1, который через волновую шайбу 12 приводит во вращательное и поступательное движение плунжер[6].

Краткую характеристику насоса можно определить по табличке фирмы, например, VE 4/9 F2250R12. V – насос распределительного типа; E – обозначает семейство насосов; 4 – число цилиндров двигателя; 9 – диаметр плунжера, мм; F – тип регулятор – центробежный 2250 – номинальная частота вращения вала насоса, мин–1, R – насос правого вращения (L– левого); 12 – индекс исполнения.

Рисунок 4.1

Для четырехсекционного насоса за один оборот вала плунжер поворачивается на 360°, совершая четыре возвратно-поступательных движения. В головке насоса 11 располагаются штуцера с нагнетательными клапанами и электромагнитный клапан 10. Клапан 10 в нормальном состоянии закрыт. При пуске двигателя на обмотку клапана подается ток, запорный орган открывается, обеспечивая доступ топлива в головку 11. Следует отметить, что при испытании насоса на стенде необходимо вывернуть клапан и удалить запорный орган (шток), иначе не будет обеспечена подача топлива.

В корпусе насоса располагается топливоподкачивающий насос низкого давления 3. Насос пластинчатого типа имеет перепускной клапан 2 в виде поршня, поддерживающий давление 0,3 – 0,7 Мпа (3 – 7 атм). Одной из причин выхода из строя насоса является защемление поршенька, что не обеспечивает требуемого давления и заполнения полости насоса топливом.

Выходной штуцер 8 имеет дроссель (калиброванное отверстие Ø 0,55 мм), через которое удаляется воздух. Циркуляция топлива через штуцер 8 обеспечивает так же охлаждение насоса, который нагревается при работе.

В обойме 4 располагаются четыре груза, которые под действием центробежной силы через муфту воздействует на рычаги регулятора. Угол опережения впрыска изменяет гидравлический регулятор, закрытый крышкой 13. Регулятор имеет поршень, связханный через шток с блоком 14, в котором установлены ходовые ролики. При увеличении частоты вращения давление в полости насоса повышается. Под действием давления поршень поворачивает шток и блок с ходовыми роликами до 6о. Кулачковая шайба вместе с плунжером раньше начнет процесс нагнетания топлива. При снижении частоты вращения давление падает, и поршень под действием пружины перемещается в исходное положение.

Винт 6 для регулировки частоты вращения на холостом ходу, винт 7 номинальной частоты вращения вала двигателя. Над клапаном 10 располагается винт 9 регулировки общей подачи топлива.

На рисунке 4.2 дан разрез насоса и выделены 5 основных блоков: 1 – топливоподкчивающий насос, 2 – всережимный регулятор с приводом насоса, 3 – устройство для изменения угла опережения впрыска, 4 – насос высокого давления, 5 – электромагнитный клапан выключения подачи топлива.

1

2

3

4

5

6

7

8

Рисунок 4.2

1 – приводной вал, 2 – подкачивающий насос, 3 – шестерня привода регулятора, 4 – корпус роликового блока, 5 – волновая (кулачковая) шайба, 6 – устройство для изменения угла опережения впрыска, 7 – плунжер, 8 – дозатор, 9 – перепускной канал, 10 – нагнетательный клапан, 11 – распределительный канал, 12 – всережимный регулятор, 13 – дроссель (жиклер), 14 а – рычаг принудительного выключения подачи топлива, 14 б – электромагнитный клапан, 15 – главная пружина регулятора, 16 – рычаг управления подачей топлива, 17 – муфта регулятора, 18 – грузы регулятора, 19 – ведомая шестерня, 20 – перепускной канал

4.2. РАБОТА НАСОСА И ФОРСУНКИ

При вращении вала 1 топливо поступает в подкачивающий насос 2 и под давлением – в корпус насоса. При открытом клапане 14 б топливо поступает в надплунжерное пространство. При набегании выступа шайбы на ролики плунжер перемещается вправо, сжимая топливо. Сжатое топливо до давления 20 – 30 МПа через канал 11 подводится к очередной секции

насоса. Клапан 10 открывается и топливо через штуцер, топливопровод высокого давления подводится к форсунке, которая в мелкораспыленном виде подает топливо в камеру сгорания.

Плунжер 7 совершает вращательное движение вместе с валом 1. Через 90° распределительный канал 11 соединяется с каналом клапана 10. Под действием давления клапан поднимается и топливо подается к форсунке. При отсечке топлива (выход отверстия 9 из дозатора 8) нагнетательный клапан под действием пружины возвращается в первоначальное положение, разгружая своим пояском линию высокого давления. Давление в трубопроводе снижается, что предотвращает дополнительные впрыски топлива.

Вместе с плунжером 7 вращается кулачковая шайба 5. Когда выступ шайбы набегает на ролики корпуса 4, плунжер перемещается вправо примерно на 3 мм. При смене выступа впадиной, плунжер под действием пружины возвращается в исходное положение. На крышке насоса установлены рычаг управления 16.

Рис. 4.3 Форсунка штифтовая фирмы «Р. Бош» 1 – распылитель; 2 – гайка; 3 – проставка; 4 – штанга; 5 – пружина; 6 – прокладки регулировочные; 7 – корпус форсунки; 8 – штуцер сливной.

Большинство автомобилей имеют штифтовые форсунки с давлением открытия иглы 12-15

МПа. На рисунке 4.3 показана конструкция штифтовой форсунки фирмы «Роберт БОШ». Форсунка имеет штифтовый распылитель типа DNOSD 193 с эффективным проходным сечением 0,47 мм2 и диаметром соплового отверстия 1 мм, с ходом иглы 0,7 мм, с углом конуса струи 00. Кроме распылителя DNOSD 193 на ряде автомобилей применяют распылитель типа DNOSD 126. Он отличается диаметром соплового отверстия (0,8 мм) и проходным сечением (0,38 мм2) [2].

В процессе эксплуатации снижается давление открытия иглы. Его регулируют подбором числа прокладок под пружиной. При образовании нагара на игле изменяется форма струи распыленного топлива и мелкость распыливания.

Для обеспечения мягкой работы дизеля применяют вихревые камеры сгорания. Процесс смесеобразования и сгорания организован так, что примерно половина топлива должна сгореть в вихревой камере, а другая в цилиндре двигателя. Для этого около 50 % топлива должно быть подано в мелкораспыленном виде в вихревую камеру, а центральная часть струи должна иметь грубый распыл. За счет вихревого движения заряда эта часть топлива увлекается во вращательное движение и затем выбрасывается в дополнительную камеру, выполненную в днище поршня, и там сгорает. Последовательное двухфазное сгорание топлива (в вихревой и основной КС) обеспечивает качественное, бездымное сгорание с малой жесткостью (0,2–0,3 МПа/град).

При образовании нагара на игле проходное сечение уменьшается, давление на выходе из форсунки и мелкость распыливания топлива возрастают, вследствие чего сгорает большая часть топлива, поданного в КС. Жесткость процесса сгорания возрастает (двигатель стучит). Из-за недостатка воздуха в вихревой камере процесс сгорания сопровождается сажевыделением. При удалении нагара, требуемой регулировке форсунок и насоса и правильной установке насоса на двигатель будет обеспечено качественное сгорание топлива и его минимальный расход.

4.3. РАБОТА ВСЕРЕЖИМНОГО РЕГУЛЯТОРА На рисунке 4.4 показана принципиальная схема всережимного регулятора насоса фирмы

«БОШ».

Рисунок 4.4 1 – винт холостого хода, 2 – рычаг управления, 3 – винт регулировки максимальной частоты вращения, 4 – главная пружина регулятора, 5 – пружина холостого хода, 6 – шток, 7 – винт регулировки номинальной подачи топлива, 8 – рычаг корректирующий, 9 – пружина, 10 –

мин-1

плунжер, 11 – дозатор, 12 – пусковой рычаг, 13 – опора рычагов 12 и 15, 14 – опора рычага 8, 15 – натяжной рычаг, 16 – пусковая пружина, 17 – муфта, 18 – грузы, П – зазор для обеспечения пусковой подачи, Х – зазор для обеспечения работы двигателя на холостом ходу.

Регулировочные винты 1 – винт холостого хода (закручивая к рычагу 2 – увеличение частоты вращения), 3 – винт регулировки nmax (точка «3» на рис. 4.5). Выкручивая винт на 1 оборот увеличивается nmax на 50 мин–1. 7 – винт регулировки номинальной подачи топлива (закручивая винт на 0,5 оборота qц увеличивается на 10 мм3)

Центробежный всережимный регулятор обеспечивает требуемую подачу топлива в цилиндры на всех возможных режимах работы двигателя.

Частота вращения двигателя передается с приводного вала насоса через шестерни на грузы 18 центробежного регулятора. Под действием центробежной силы муфта 17 перемещается вправо, воздействуя на пусковой рычаг 12, расположенный на опоре (оси) 13. Пусковой рычаг 12 шарнирно соединен с дозатором 11, при помощи которого регулируется количество подаваемого топлива. Плунжер насоса 10 имеет горизонтальный и вертикальные каналы. Подача топлива продолжается до тех пор, пока вертикальное отверстие не выйдет из дозатора 11. При этом сжатое топливо в надплунжерном пространстве через каналы в плунжере перетекает в полость насоса, заполненную топливом.

При пуске регулятор обеспечивает максимальную подачу (60 – 70 мм3/цикл). Это обеспечивается тем, что под действием пусковой пружины 16 рычаг 12, поворачиваясь вокруг оси 13, перемещает дозатор в крайнее правое положение.

После пуска двигателя центробежная сила грузов 18 станет больше силы пружины 16 и рычаг 12 переместится к промежуточному (натяжному) рычагу 15 на величину зазора П. Подача топлива снижается примерно в 2 раза.

При положении рычага управления 2 на упоре винта 1 (холостой ход) рычаг 15 под действием центробежный силы грузиков 18 переместится на расстояние Х. Пружина 5 будет прижата к штоку 6. Требуемую частоту вращения регулируют винтом 1 (на рис. 4.1 винт 7).

Главный рычаг 8 (корректирующий) установлен на двух опорах 14, закрепленных в корпусе насоса. При помощи пружины 9 рычаг 8 прижат к регулировочному винту 7. Рычаг 8,12 и 15 шарнирно соединены при помощи оси 13. Винтом 7 регулируется подача топлива на номинальном режиме (30 – 40 мм3/цикл). При работе двигателя по внешней скоростной характеристике рычаг управления 2 находится на упоре винта 3 (на рис. 1 винт 6).

На рис. 4.5 показана внешняя скоростная характеристика насоса БОШ.

Рисунок 4.5

В зависимости от мощности (литража двигателя) кривая 1 – 5 при регулировке насоса на стенде имеет различное положение. Для обеспечения требуемой мощности точка 3 должна соответствовать определенному положению (1,5 л – 30 мм3; 2 л – 35 мм3; 2,5 л – 40 мм3). Внешняя скоростная характеристика смещается вверх-вниз при помощи винта 7. Диапазон рабочих частот вращения и требуемая подача топлива изменяется в зависимости от натяжения пружины регулятора 4.

Техническое состояние насоса (износ плунжерной пары) оценивается на режимах пуска (nн=100 мин–1). Подача топлива за цикл не должна быть менее 50 мм3. При малой пусковой подаче заменяют плунжерную пару (головку насоса) или изменяют кинематику регулятора, увеличивая свободный ход рычага 15 [7]. Для этого снимают часть металла с упора рычага 8 (зона А, рис. 4.4). Пусковую подачу (точка 1 рис. 4.5) увеличивает винтом 9 (рис. 4.1).

4.4. ОСНОВНЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕГУЛИРОВКЕ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ТИПА БОШ

1. Основные причины внезапной остановки двигателя в результате прекращения подачи

топлива в цилиндры двигателя: 1.1 Отсутствие топлива; 1.2 Наличие воздуха в линии всасывания и корпусе насоса; 1.3 Зависание (потеря подвижности) поршенька перепускного клапана; 1.4 Зависание или поломка (срез) плунжера; 1.5 Отсутствие питания на электромагнитном клапане; 1.6 Обрыв приводного ремня. 2. Основные причины ухудшения работы топливной аппаратуры: 2.1 Износ плунжерной пары; 2.2 Поломка пружины плунжера или нагнетательного клапана; 2.3 Снижение давления начала подъема иглы; 2.4 Образование кокса на игле распылителя; 2.5 Нарушение регулировки насоса. 3. Причины ухудшения пусковых качеств: 3.1 Не работает одна или несколько свечей накаливания; 3.2 Предельный износ дозатора и плунжерной пары; 3.3 Зависание перепускного клапана; 3.4 Перегорание предохранителя свечей накаливания.

После снятия насоса с двигателя и регулировке его на стенде требуется точная (по меткам) его установка на двигателе. При снятии крышки насоса обычно снимают поводок с рычага управления. При сборке необходимо вернуть шлицевое соединение в первоначальное положение (установить по меткам) иначе нарушится работоспособность насоса. Топливная аппаратура является сложной системой двигателя, поэтому требует обслуживания и ремонта в специальных мастерских высококвалифицированными специалистами.

ЛИТЕРАТУРА 1. Автомобили КамАЗ. Техническое обслуживание и ремонт. Браун В.Н. и др. – М.:

Транспорт, 1984. 2. Файнлейб Б.Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: Справочник. Л.:

Машиностроение, 1990.–352 с. 3. Справочник слесаря по топливной аппаратуре двигателей. Зарин А.А. и др. М.:

Машиностроение, 1990. 4. Учебник тракториста – машинист первого класса/ В.А. Чернышев, К.А. Ачкасов, Ю.Я.

Корицкий и др.; Под общ. ред. В.А. Чернышева. – М.: Агропромиздат, 1988. – 351 с.: ил. 5. Устройство, обслуживание и ремонт топливной аппаратуры автомобилей: Учеб. для сред.

ПТУ/ Бурлаев Ю.В., Мартиров О.А., Кленников Е.В. – М.: Высш. шк., 1987. – 288 с.: ил. 6. Голубков Л.Н., Савистенко А.А., Эмиль М.В. Топливные насосы высокого давления

распределительного типа: Учебное пособие/-4-е изд. перераб. – М.: «Легион-Автодата», 2000.–176 с.

7. Следюк А.А. Повышение пусковых качеств топливных насосов высокого давления БОШ типа ЕР/VЕ. Материалы международной научно-технической конференции, Алматы, 1996 г.

8. Белявцев А.В., Процеров А.С. Топливная аппаратура автотракторных дизелей: конструктивные особенности и эксплуатация. – М.: Росагропромиздат, 1988 – 223 с.